哈工大自动控制原理课程设计说明书.doc

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制原理课程设计 设计题目：控制系统的设计与仿真 院 系： 航天学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2011年2月 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）： 专 业： 班 号： 任务起至日期： 2011年 2月 21日至 2011年 3月 6日 课程设计题目：控制系统的设计与仿真 已知技术参数和设计要求： 控制系统固有传递函数： 性能指标要求： a.相角裕度 b.幅值裕度不低于 c.截止频率 工作量： 设计一个串联滞后校正环节，满足性能指标要求。 人工设计 利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出校正装置的传递函数。验证校正后系统是否满足性能指标要求。 计算机辅助设计 利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试。 撰写设计报告。具体内容包括以下五个部分。 1） 设计任务书 2） 设计过程 人工设计过程包括计算数据、系统校正前后及校正装置的Bode图（在半对数坐标纸上）、校正装置的传递函数、性能指标验算数据。 计算机辅助设计过程包括Simulink仿真框图、Bode图、阶跃相应曲线、性能指标要求的其他曲线。 3） 校正装置电路图 4) 设计结论 5) 设计后的心得体会 工作计划安排： 审题，查阅资料 1天 人工计算，计算机辅助设计 2天 修改，优化设计 2天 完成课程设计说明书 3天 同组设计者及分工：无 指导教师签字___________________ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字___________________ 年 月 日 *注：此任务书由课程设计指导教师填写。 目录 1.设计过程 2 1.1人工设计 2 1.1.1计算过程和计算数据 2 1.1.2半对数坐标纸绘制Bode图 3 1.2计算机设计 4 1.2.1被控对象开环Simulink模型图 4 1.2.2被控对象开环Bode图 4 1.2.3校正以后的开环Simulink模型图 5 1.2.4校正以后的开环Bode图 5 1.2.5校正以后的闭环Simulink模型图 6 1.2.6单位阶跃响应仿真曲线 6 2.校正装置电路图 7 3.设计结论 8 4.设计后的心得体会 8 1.设计过程 1.1人工设计 1.1.1计算过程和计算数据 （1）将原控制系统的固有传递函数记为 按要求的幅值裕度和截止频率求取要求的开环增益。 由幅值裕度不低于，得到 其中 解得 由截止频率的定义得到 又由于截止频率 解得 综上可以取要求的开环增益，则令 由MATLAB仿真可以看出的相角裕度为不符合要求的至少，幅值裕度和截止频率都符合要求，分别为和。故可以采用串联迟后校正来降低剪切频率而获取更大的相角裕度，从而使系统满足性能指标的要求。 （2）在的相频特性上找出相角为 的点，该点对应的角频率可以求得，由 得到，已达到设计要求的。为了确保相角裕度能够满足设计要求，取。 （3）由公式求取串联迟后环节的参数。 （4）根据~，取，，并得到 （5）根据设计要求和原系统，求出 得出校正环节的传递函数为 （6）验算。校正后的开环传递函数是 为了验证准确，采用MATLAB做上式的对数幅频特性。校正后的相角裕度，幅值裕度，截止频率。验算表明，各项设计要求都已满足。 1.1.2半对数坐标纸绘制Bode图（3条渐近对数幅频特性曲线